JP2007076607A - 交流き電回路用故障点標本量測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】上下線タイ開閉器の結合−分離に影響されることなく区間境界の近傍で発生する故障や、故障発生区間を確実に選択し、故障発生点距離を正確に求める。
【解決手段】ＡＴ区間のＡＴをはさみ両方面の電気量情報を任意周期毎に測定する電気量測定手段４と、き電回路の系統運用情報を取り込むディジタル入力手段３と、通信衛星から取得する時刻情報手段５と、電気量測定手段４により測定された電気量測定情報からき電回路に発生する事故を検出する事故検知手段６と、この事故検知手段６により検知された事故検知情報及び電気量測定手段４により測定された電気量測定情報を時刻情報手段５より得られる時刻情報に基づいて事故検知時点前後の任意時間分、絶対時刻系列情報として記録する標定情報格納手段７と、この標定情報格納手段に格納された標定情報を任意遠隔標定演算装置に通信する標定情報通信手段８とを備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電気鉄道における交流ＡＴき電回路に発生する地絡故障や短絡故障の故障個所と故障点距離を算出するための交流き電回路用故障点標本量測定装置に関する。

一般に交流電気鉄道に於けるＡＴき電回路は、図２３に示すような系統構成となっている。

図２３において、鉄道沿線には、き電電源を供給する変電所ＳＳを数１０ｋｍ間隔で備え、双方の変電所電源間をき電区分所ＳＰで区分している。更に、同一電源区間を限定区分するための補助き電区分所ＳＳＰを設けている。これら変電所ＳＳ及びき電区分所ＳＰ，ＳＳＰには単巻変圧器ＡＴを備えている。

ここで、き電区分所ＳＰで双方向の異なる電源を付き合わせる運転方式を突き合せき電といい、一方の電源を反対方面へ延ばした運転方法を延長き電という。

上記電車線には下り線と上り線があり、上下線は変電所及び各区分所に備える上下線タイ開閉器により分離または結合して運用する。

ＡＴき電回路は、図２４に示すようにトロリ線Ｔ、フィーダ線（き電線）Ｆ、レールＲ及び保護線ＰＷから構成され、約１０ｋｍ間隔で単巻変圧器ＡＴが配置される。また、変電所ＳＳのき電電圧は単巻変圧器ＡＴでトロリ線とレール間電圧を１／２に降圧して電気車に供給している。さらに、トロリ線とレールに流れる電気車電流は単巻変圧器ＡＴで１／２の値に変換されてトロリ線とフィーダ線に帰還し、変電所ＳＳの電源に流れる。

ところで、このようなＡＴき電回路の系統構成において、故障点の標定は、次のようにして行われている。

まず、変電所ＳＳでは、一般的に図２５に示すような電車線の線路短絡インピーダンスを検出している。

図２５に示すように、Ｔ−Ｆ短絡インピーダンスは線路長に対し直線であるが、Ｔ−Ｒ短絡、Ｔ−ＰＷ短絡、Ｆ−ＰＷ短絡及び図示しないＴ、Ｆの地絡故障は、レールＲと保護線ＰＷの渡り地点を節として上部に膨らむインピーダンス特性を有している。このため、線路リアクタンスから求める故障点標定は、Ｔ−Ｆ短絡以外の故障に対し、標定精度が著しく低下する。また、電車線路の構成からＴ−Ｆ短絡は発生頻度が少なく、故障の多くは碍子せん絡や飛来物によるＴ−Ｒ短絡、Ｔ−ＰＷ短絡、Ｆ−ＰＷ短絡かＴ及びＦの地絡である。

そこで、線路インピーダンスが上部に膨らむ故障については、ＡＴ区間の故障電流がレールＲと保護線ＰＷとで接続される区間両端のＡＴ中性点に流れることを利用して故障点の標定を行っている。

次に図２６にＴ−Ｒ短絡故障の一般的な故障電流分布を示す。

図２６において、トロリ線ＴとレールＲに流れる故障点電流は、故障区間両端のＡＴ中性点に吸上げられ、ＡＴによってき電電圧基準に変換（１／２）された電流が変電所（ＳＳ）に帰還するので、故障区間両端のＡＴは電気車電圧基準の電源として作用する。

また、図２７に故障電流のＡＴ吸上げ原理図を示す。図２７は簡略のため両端ＡＴ_１，ＡＴ_２を同じ電圧、位相の電源とし、き電電圧基準系を無視している。

図２７に示す原理図から故障区間両端ＡＴの吸上げ電流（Ｉ₁,Ｉ₂）は次式で求まる。

Ｉ₁＝Ｖ_Ｔ・（Ｚ₂）／（Ｚ₁・Ｚ₂＋Ｚ₂・Ｚ₃＋Ｚ₃・Ｚ₁） …… （１）
Ｉ₂＝Ｖ_Ｔ・（Ｚ₁）／（Ｚ₁・Ｚ₂＋Ｚ₂・Ｚ₃＋Ｚ₃・Ｚ₁） …… （２）
ただし、Ｖ_Ｔ：電車線系基準電圧、Ｚ₁：ＡＴ₁と故障点間のインピーダンス、Ｚ₂：ＡＴ₂と故障点間のインピーダンス、Ｚ₃：故障点インピーダンス、Ｄ：ＡＴ区間距離長、Ｘ：故障点距離長
実回路では、変電所ＳＳにき電電圧系基準の電流がＡＴのＴ−Ｆ間に流れることと、Ｚ₁とＺ₂にはＡＴの漏れインピーダンスが含まれることから補正を行うが、上述した（１）、（２）式は、故障電流に対するＡＴの吸上げ電流と故障点距離が直線的な関係となることを示している。

図２８は上述した従来の故障点標定における故障標本量測定装置の構成図である。

図２８は電車線路の上下線に配置される複数の任意ＡＴ区間ＡＴ_nを代表例として示している。ＡＴ_n区間両端の故障標本量測定装置１３は、両端ＡＴ_n、ＡＴ_n+1のき電電圧と中性点電流を上下線ともに電気量入力として取り込み、故障発生時には装置外部の保護装置１３ａが検知した故障検知信号を保護遮断までの短時間に、事故検知トリガ同期通信回路１３ｂと専用通信線１３ｃを介して同一電源領域のき電区間に配置されている全ての標本量測定装置１３が同時に標本量を測定するように構成している。

故障相検知ブロック１３ｄはき電電圧とＡＴ中性点電流の位相関係から電圧と電流が同位相方向であればトロリ線故障、逆位相方向であればフィーダ線故障とする故障相検知を行っている。

また、電流実行値演算ブロック１３ｅは、ＡＴ中性点電流の１サイクル波形演算から実行値を算出し、ＡＴ中性点電流標本量を常時測定している。

標定情報記憶・送信ブロック１３ｆは事故検知トリガ時点の故障相情報と電流標本量測定情報を保存して、その保存した情報を２桁のディジタル符号に変換して、図示しない遠隔の事故点標定演算装置に標定情報通信ライン１４を介して送信する。

図示しない遠隔の故障点標定演算装置は、電車線路の複数ＡＴ区間の各区間両端から送信された故障発生時の標本量情報、つまり各ＡＴの中性点電流の値から上述の図２７に示した原理に基づいて故障点距離を算出している。

このように鉄道き電回路電車線の上下線は、大別すると電気車に電力を送電するトロリ線Ｔ、フィーダ線Ｆ、レールＲ、保護線ＰＷなどの電力線からなる送電区間と、上下線を開閉器で結合或いは分離するき電ポスト（ＳＳ、ＳＳＰ、ＳＰ）から構成されている。

しかるに、故障は多様な個所でＴ地絡故障、Ｆ地絡故障、或いはＴ−Ｒ短絡故障、Ｔ−ＰＷ短絡故障，Ｆ−Ｒ短絡故障，Ｆ−ＰＷ短絡故障、さらにはＴ−Ｆ短絡故障が発生する。

一方、故障点標定装置には一旦故障が発生した場合の迅速な復旧処置のために故障発生点の選択性と故障点標定距離の正確性が求められる。

しかしながら、上述したＡＴ区間両端のAT吸上電流比による故障点標定原理には次に述べるような問題点（ア）,（イ）,（ウ）がある。

（ア）Ｔ−Ｆ短絡故障電流は、トロリ線とフィーダ線に帰還しＡＴ中性点に流れない。このため、AT吸上電流比標定の原理ではＴ−Ｆ短絡故障点を標定できない。Ｔ−Ｆ短絡故障では故障点までの線路インピーダンスが故障点距離とほぼ直線的な関係を示すので、リアクタンス標定ロケータを用いれば可能であるが、故障種別を特定することが困難なため、双方の標定原理を用いた故障標本量測定装置の常設が必要であること、結果的に双方の故障点標本量測定装置が異なる標定結果を示すので、人為的な判断が必要になる。

（イ）ＡＴ近傍の故障は、ＡＴより起点側の電車線故障、き電ポスト構内故障、ＡＴより終点側の電車線故障の三区間に区分されるが、いずれで発生する故障もＡＴの中性点電流では故障区間を判別できない。

（ウ）さらに、ＡＴ近傍の故障は、ＡＴより起点側の電車線故障、き電ポスト構内故障、ＡＴより終点側の電車線故障の三区間に区分されるが、いずれで発生する故障もＡＴの中性点電流では故障区間を判別できない。

他方、電車線路に配置されるＳＳ、ＳＳＰ、ＳＰには、上下線を結合−分離する上下線タイ開閉器を備えている。この上下線タイ開閉器で上下線が結合される場合は故障電流が上下線のＡＴにほぼ半分ずつ流れる。このため、各ＡＴ個所では上下線ＡＴの中性点電流を合計して区間両端の吸上げ電流比を求めるため、結果として故障発生個所が上り線か下り線であるか特定できない。

本発明は上記のような問題を解消し、上下線タイ開閉器の結合−分離に影響されることなく区間境界の近傍で発生する故障や、故障発生区間を確実に選択して故障発生点距離を正確に計算するための標本量情報を採取することができる交流き電回路用故障点標定量測定装置を提供することを目的とする。

本発明は上記の目的を達成するため、交流ＡＴ（単巻変圧器）き電回路の任意距離毎区間に配備された単巻変圧器ＡＴを境界とする複数のＡＴ区間に発生する故障発生区間と故障発生点距離を測定する交流き電回路用故障点標本量測定装置において、ＡＴをはさみ両方面の電気量情報を取り込むアナログ入力変換手段と、前記き電回路の系統運用情報を取り込むディジタル入力手段と、前記アナログ入力変換手段により変換されたアナログ入力変換情報（電気量）を任意周期毎に測定する電気量測定手と、通信衛星から取得する絶対時刻情報で現在時刻を任意の刻みで更新する時刻情報手段と、前記電気量測定手により測定された電気量測定情報からき電回路に発生する事故を検出する事故検知手段と、この事故検知手段により検知された事故検知情報及び前記電気量測定手により測定された電気量測定情報を前記時刻情報手段より得られる時刻情報に基づいて事故検知時点前後の任意時間分、絶対時刻系列情報として記録する標定情報格納手段、この標定情報格納手段に格納された標定情報を任意遠隔標定演算装置に通信する標定情報通信手段とを備える。

本発明によれば、上下線タイ開閉器の結合−分離に影響されることなく区間境界の近傍で発生する故障や、故障発生区間を確実に選択し、故障発生点距離を正確に計算するための標本量情報を採取することができる。また、各区間の境界点の通過電流と電圧から装置自身が確実に故障を検出して事故発生時刻同期が可能な標本量を採取することで、従来のAT吸上電流比標定で必要としたそれぞれの標定量測定装置間の標本起動トリガ通信線とその布設工事を省略することができる。

以下本発明実施形態を図面を参照して説明する。

図１は、本発明を適用した電気鉄道路線の任意の区間における交流き電回路の系統構成図である。

図１に示すように電車線は、上下線を備え、トロリ線Ｔ、レールＲ、フィーダ線Ｆに代表される電力送電線で構成されている。

上下電車線は、任意の区間毎にき電区分所Ｐ_n、Ｐ_n+1、Ｐ_n+2……により電車線区間ＡＴ_n-1、ＡＴ_n、ＡＴ_n+1、……にそれぞれ区分される。これらき電区分所Ｐ_n、Ｐ_n+1、Ｐ_n+2……は、同様に構成されていて、各き電区分構内に備えた上下線タイ開閉器Ｓ_an、Ｓ_bn、Ｓ_Tnで上下線ともに両翼の電車線、及び上下線相互の接続と切り離しが行えるようにに構成されている。

電車線は、数１０ｋｍ間隔ごとに配置される変電所ＳＳから電力供給を受ける。き電区分所としては、図２３に示した同一電源区間を必要に応じて限定区分する補助き電区分所ＳＳＰ、変電所ＳＳ、相互の電源を区分するき電区分所ＳＰに代表される。この場合、補助き電区分所ＳＳＰとき電区分所ＳＰの機器構成は異なるが、上述した両翼電車線の接続と切り離し、あるいは上下電車線の接続と切り離しなど系統構成上の作用は同様である。

ここでは、一般的な例として補助き電区分所Ｐ_nについて説明する。

上下線両翼区間ＡＴ_n-1、ＡＴ_nの両方面電車線（トロリ線とフィーダ線）は、区分所構内（ＡＴ_n構内）の上下線タイ開閉器Ｓ_an、Ｓ_bnで区分され、その中心位置に単巻変圧器ＡＴ_nがトロリ線Ｔとフィーダ線Ｆに接続され、単巻変圧器ＡＴ_nの中点がレールＲに接続され、変電所ＳＳが供するき電電圧(Ｔ−Ｆ間電圧)を電気車基準電圧（Ｔ−Ｒ間電圧）に変換する。

電車線区間を走行する電気車電流は、Ｔ−Ｒ間を帰還して区間両端の区分所構内に配置された単巻変圧器ＡＴとの距離比に応じた値が各単巻変圧器ＡＴ中点に吸上げられ、き電電圧基準の電流に変換されたＴ−Ｆ帰還電流が変電所ＳＳに流れる。

補助き電区分所Ｐ_n両翼の始点（ａ）方面と終点（ｂ）方面の電車線Ｔ、Ｆには、計器用変流器ＣＴ_Tan、ＣＴ_Fan、ＣＴ_Tbn、ＣＴ_Fbn、及び計器用変圧器ＰＴ_nが上下線とも同様に設置され、補助き電区分所Ｐ_nにおける上下線両翼夫々のトロリ線とフィーダ線を通過する電流及び電圧が標本量測定装置１に導入される。

図２は、図１により述べた補助き電区分所Ｐ_nの下り線を簡略したき電系統に接続された本発明の標本量測定装置の実施形態を示すブロック構成図である。

図２に示すように、補助き電区分所Ｐ_nの両翼区間上下線のトロリ線電流、フィーダ線電流、き電電圧は計器用変成器ＣＴ_an、ＣＴ_bn、ＰＴ_nよりそれぞれ得られる二次電気量が標本量測定装置１のアナログ入力変換手段２に導入される。

アナログ入力変換手段２は、取り込んだ電気量入力を標本量測定装置に適した任意の値に変換し、アナログフィルタ回路により高調波成分量を抑制あるいは除去する。

ディジタル入力手段３は、図示しない任意の遠隔の故障点標定演算装置より伝送される複数ＡＴ区間の同一電源領域区間の判別に必要な当該き電区分所構内機器の開閉情報（系統情報）を取り込む。この場合、遠隔の故障点標定演算装置は、複数ＡＴ区間に配置された複数の標本量測定装置の系統情報から複数ＡＴ区間における限定区分領域と上下線結合、電源境界点の延長など、系統状態に応じた同一電源領域区間の標本量測定装置を認識することが可能になっている。

電気量測定手段４は、前記アナログ入力手段２の電気量情報からそれぞれの入力電気量を測定する。一般的な測定方法には、トランジスタ素子、ＩＣ素子、レベルスライサなどのアナログ回路測定と、任意周期ごとにサンプルホールドしてアナログ−ディジタル変換された入力電気量波形情報の測定、或いは入力電気量波形時系列情報の振幅値演算、移相演算、位相差演算などの数値演算から電気量を求めるディジタル演算測定とがあり、測定の方法は限定しない。

時刻情報手段５は、ＧＰＳアンテナが受信する通信衛星の絶対時刻電波情報を標本量測定装置に取り込み、定時或いは任意周期で標本量測定装置の現在時刻を補正し、複数ＡＴ区間に遠隔配置される複数標本量測定装置の標本量情報を、絶対時刻時系列整合に適した精度刻みで時刻情報を生成する。

事故検知手段６は、前記電気量測定手段４で求めた電気量測定情報から、次の方法（ア）,（イ）で、き電回路に発生する事故を検知する。

（ア）トロリ線電流とフィーダ線電流をベクトル合成して、ＡＴ区間に流れるトロリ線〜フィダ線を流れる電流成分、あるいは電気車基準電流を求め、これら求めた現在値または、過去の任意時点における電流に対する現在電流増加量の値が任意値レベルを超過した場合に事故発生を検知する。

（イ）過去の任意時点におけるＴ−Ｆ電圧に対する現在のＴ−Ｆ電圧低下量が任意値レベルを超過した場合に事故発生を検知する。

事故検知手段６の構成は、前記電気量測定手段４で述べたようにアナログ回路による事故検知又はディジタル数値演算による事故検知とがあり、その構成は限定しない。

標定情報格納手段７は、任意周期ごとに前記ディジタル入力手段３、電気量測定手段４、時刻情報手段５、事故検知手段６の系統情報、電気量測定情報、時刻情報、事故検知情報をそれぞれ読み込んで現在から過去の任意時間分の絶対時刻付き時系列情報として記録・更新する。また、標定情報格納手段7は、事故検知手段６から読み込む事故検知情報から事故を検知した場合、事故検知時点を基準として予め定めた前後任意時間分の電気量測定情報を記録し、記録情報を更新する。さらに、標定情報格納手段7は、任意周期ごとに前記系統情報、事故検知情報を読み込んでディジタル入力手段３の系統情報が変化した場合には系統情報を、事故を検知した場合は事故検知情報をそれぞれ遠隔通信手段８に通知する。

遠隔通信手段8は、前記標定情報格納手段７の系統情報変化を検知した場合に、標定情報通信ライン１２を介して遠隔の標定演算装置に標定情報格納手段が読み込んだ系統変化情報を送信する。

また、遠隔通信手段８は、前記標定情報格納手段７の事故検知を認知した場合に、標定情報通信ライン１２を介して遠隔の標定演算装置に事故検知を通報した後、遠隔の標定演算装置から標本量情報の送信要求に応じて前記標定情報格納手段７に格納された電気量標本情報を遠隔の標定演算装置に送信する。

さらに、遠隔通信手段８が遠隔の標定演算装置に送信する系統情報は、遠隔の標定演算装置が複数のＡＴ区間に配置された複数の標本量測定装置において、電車線区間の限定区分領域や上下線結合と電源境界点の延長など、系統状態に応じた同一電源区間グループを認識するための情報である。

また、遠隔通信手段８が遠隔の標定演算装置事故検知を通報し、遠隔の標定演算装置の送信要求に応じて電気量標本情報を送信することは、遠隔の標定演算装置が事故検知から、任意時間経過後に任意の順番で複数の標本量測定装置と順次通信して電気量標本情報を取得できるので、同一電源領域区間の複数標本量測定装置との多重・多量情報（電気量標本情報）の通信衝突を避けることが可能となる。

次に前記電気量測定手段４の電気フェーザ量情報の測定例について説明する。

フェーザ量情報の測定には、前記アナログ入力手段２で取り込まれて任意の値に変換された電気入力波形を時系列サンプリングデータとして測定する方法と、この時系列サンプリングデータを用い、振幅値演算・移相演算・位相演算などディジタル数値演算から電気入力をフェーザ量（スカラ値と任意入力基準に対する位相差）として測定する方法とがあるが何れを用いても良い。

一例として既に公開された技術を用い、フェーザ量を算出するための具体例について述べる。

図３は任意の値に変換された電気入力波形図である。この電気入力波形は図４に示すように、任意周期（基本波周波数の任意角速度ωt）毎に同期してサンプルホールドされたディジタル値Ｘ_m〜Ｘ_m-11に変換され、任意の時系列データとして毎周期毎に記録・更新される。入力電気量（スカラ量）は、記憶した反サイクル分時系列データＸ_mの絶対値総和から求まる。

図５に加算形振幅値演算の例を示す、時系列データＸ_m〜Ｘ_ｍ-5のサンプリング周期を電気角速度３０°とすれば入力電気量ｙは次式で求まる。

ｙ＝k×Σ｛（Ｘ_m）｝ 但し、ｍ＝０→−５、kは任意に定める変換定数
入力電気量（スカラ量）は、電気角９０°で直交成分に透過するサンプリング値の二乗加算からも求まる。

図６に示す積形振幅値演算例において、上述と同様に時系列データのサンプリング周期を電気角速度３０°とすれば、入力電気量ｙは次式で求まる。

ｙ²＝ｋ×（（Ｘ_m）²＋（Ｘ_m-3）²） 但し、kは任意に定める変換定数
それぞれの入力電気位相（位相角）において、任意基準入力電気量をＸ１、それぞれ入力電気量をＸ２とすると、基準入力電気量に対するそれぞれ入力電気量の位相角θは、基準入力に対する有効成分Ｘ_Pと無効成分Ｘ_Qの比から求まる。

θ＝ｔａｎ^-1（Ｘ_Q／Ｘ_P）
ただし
Ｘ_p＝Ｘ１・Ｘ２・ｃｏｓθ
Ｘ_q＝Ｘ１・Ｘ２・ｓｉｎθ
つまり、図7に示す積形位相演算例において、上述と同様に時系列データのサンプリング周期を電気角速度３０°とすれば、入力電気位相θは次式で求まる。

θ＝ｔａｎ^-1（（（Ｘ１_m-3）（Ｘ２_m）−（Ｘ１_m）（Ｘ２_m-3））／（（Ｘ１_m）（Ｘ２_m）
＋（Ｘ１_m-3）（Ｘ２_m-3））
上述の電気量測定手段４で測定された電気入力波形の時系列サンプリングデータ、或いはフェーザ量データは前記標定情報格納手段7で過去の任意時間分の時刻付き時系列情報として記録され、定常時は図８に示すように毎周期毎に更新されるが、事故検知時は図９に示すように事故検知時点を基準とする前後任意時系列分の測定データが標本量情報として格納される。

図示しない遠隔の標定演算装置では、広域に配置された複数の標本量測定装置で測定された時刻付き時系列情報の同時刻情報を基準点として、事故区間両端の標本量情報をベクトル演算で標定すれば、より高精度な故障点標定と故障種別判定や故障区間判定が可能になる。

なお、図示しない遠隔の標定演算装置は、標本量測定装置の標本量情報が電気入力波形の時系列サンプリングデータの場合は、上述同様に振幅値演算、移相演算、位相演算などディジタル数値演算でフェーザ量を求めることができる。

次に前記電気量測定手段４における各方面のトロリ線〜レールを流れる電流の測定例を図１０に示す。

図１０は、一例として広域き電系統における下り線の一部を示している。

き電ＡＴ_n区間電源側のＡＴ_n構内（き電区分所）では、単巻変圧器ＡＴ_n両翼それぞれのトロリ線電流とフィーダ線電流が標本量測定装置１に導入される。

ＡＴ_n-1区間とＡＴ_n区間の両方向のレールの帰還電流は、それぞれの方面毎のトロリ線電流とフィーダ線電流のベクトル合成値を測定して求める。

ＡＴ_n-1区間に流れるレール電流成分Ｉ_Rn-1＝Ｉ_Tan＋Ｉ_Fan
ＡＴ_n区間に流れるレール電流成分Ｉ_Rn＝Ｉ_Tbn＋Ｉ_Fbn
上述した測定式には、トランジスタ素子、ＩＣ素子、レベルスライサなどのアナログ回路を用いた測定と、それぞれの電気入力を任意周期ごとにサンプルホールドしてアナログ−ディジタル変換された入力電気量波形情報の過去任意の時系列情報を用い、同方面のトロリ線電流とフィーダ線電流とを同時系で加算して求めた値を振幅値演算、移相演算、位相差演算などのディジタル数値演算測定とがあり、測定の方法は限定しない。

また、き電回路はトロリ、レール、フィーダの電車線に代表され故障線短絡種別、地絡に応じてそれぞれの多線条岐路を経由してトロリ線〜レールを流れる電流、単巻変圧器中点吸上げ電流、トロリ・フィーダ帰還電流が流れる。

しかるにそれぞれの電車線を通過する電流成分を標本量とすれば、より高精度な故障点標定が可能となる他、事故発生前後の電気車電流の変化を把握することも可能となる。

図１１は、き電回路に流れる電流分布の一例を示している。

ＡＴ_n区間に流れるトロリ線〜レールを流れる電流（電車線基準電圧電流）は、流入点を基準とする区間両方向に備えられた複数の単巻変圧器ＡＴの中性点に流入点までのインピーダンス比に応じた値が流れる。

図１１の例はＡＴ_n区間に流入する電流が、区間両端の単巻変圧器ＡＴ_n、ＡＴ_n+1、及び図示しない電源側の単巻変圧器ＡＴ_n-1の中性点に帰還する電流ＩＡＴ_n、ＩＡＴ_n+1、ＩＡＴ_n-1をそれぞれ示している。

各単巻変圧器中性点電流は、それぞれ単巻変圧器両端（トロリ端とフィーダ端）の巻線比１／２に変換されたき電電圧基準の電流０．５ＩＡＴ_n、０．５ＩＡＴ_n+1、０．５ＩＡＴ_n-1となってトロリ線とフィーダ線を帰還して電源に流れる。

上述の電流分布において、単巻変圧器ＡＴ_n両翼のトロリ線とフィーダ線の変流器ＣＴ_Tan、ＣＴ_Fan、ＣＴ_Tbn、ＣＴ_Fbnの変流比を仮に１／１とすると、次の二次電流Ｉ_Tan、Ｉ_Fan、Ｉ_Tbn、Ｉ_Fbnがそれぞれに流れる。

（区間ＡＴ_n-1方面）
トロリ線電流Ｉ_Tan＝−（０．５ＩＡＴ_n＋０．５ＩＡＴ_n+1＋ＩＡＴ_n-1）
フィーダ線電流Ｉ_Fan＝（０．５ＩＡＴ_n＋０．５ＩＡＴ_n+1）
（区間ＡＴ_n-1方面）
トロリ線電流Ｉ_Tbn＝（ＩＡＴ_n＋０．５ＩＡＴ_n+1＋ＩＡＴ_n-1）
フィーダ線電流Ｉ_Fbn＝−（０．５ＩＡＴ_n+1）
しかるに、前述したそれぞれの方面毎のトロリ線電流とフィーダ線電流をベクトル合成値して求める電流Ｉ_Rn-1、Ｉ_RnからＡＴ_n-1区間とＡＴ_n区間の両方向それぞれのレールの帰還電流を測定できる。

ＡＴ_n-1区間に流れるトロリ線〜レールを流れる電流Ｉ_Rn-1＝Ｉ_Tan＋Ｉ_Fan
＝−（０．５ＩＡＴ_n＋０．５ＩＡＴ_n+1＋ＩＡＴ_n-1）＋（０．５ＩＡＴ_n＋０．５ＩＡＴ_n+1）＝−ＩＡＴ_n-1
ＡＴ_n区間に流れるトロリ線〜レールを流れる電流Ｉ_Rn＝Ｉ_Tbn＋Ｉ_Fbn
＝（ＩＡＴ_n＋０．５ＩＡＴ_n+1＋ＩＡＴ_n-1）−（０．５ＩＡＴ_n+1）＝ＩＡＴ_n＋ＩＡＴ_n-1
次に前述した実施形態の電気量測定手段４におけるＡＴ吸上げ電流の測定方法を図１２のき電回路構成を用い説明する。

図１２は、広域き電系統における下り線の一部を一例として示した構成図である。

図１２において、き電ＡＴ_n区間の電源側のＡＴ_n構内（き電区分所）では、前記標本量測定装置１の電気量測定手段４に単巻変圧器ＡＴ_n両翼それぞれのトロリ線電流Ｉ_Tan、Ｉ_Tbnとフィーダ線電流Ｉ_Fan、Ｉ_Fbnが導入される。

図１３にアナログ合成によるＡＴ吸上げ電流成分の抽出例を示す。ＡＴ吸上げ電流成分ＩＡＴ_nは、電気量測定手段４に導入される単巻変圧器ＡＴ_n両翼のそれぞれのトロリ線電流Ｉ_Tan、Ｉ_Tbnとフィーダ線電流Ｉ_Fan、Ｉ_Fbnの全入力電気量の加算(次式)により求まる。

ＩＡＴ_n＝Ｉ_Tan＋Ｉ_Tbn＋Ｉ_Fan＋Ｉ_Fbn
前述した図１１に一例を示したように、ＡＴ_n区間に流れるトロリ線〜レールを流れる電流（電車線基準電圧電流）は、単巻変圧器ＡＴ_n両翼のトロリ線とフィーダ線の変流器ＣＴ_Tan、ＣＴ_Fan、ＣＴ_Tbn、ＣＴ_Fbnの変流比を仮に１／１とすると、それぞれの変流器二次電流Ｉ_Tan、Ｉ_Fan、Ｉ_Tbn、Ｉ_Fbnには次の電流成分が含まれる。

トロリ線電流Ｉ_Tan＝−（０．５ＩＡＴ_n＋０．５ＩＡＴ_n+1＋ＩＡＴ_n-1）
フィーダ線電流Ｉ_Fan＝（０．５ＩＡＴ_n＋０．５ＩＡＴ_n+1）
トロリ線電流Ｉ_Tbn＝（ＩＡＴ_n＋０．５ＩＡＴ_n+1＋ＩＡＴ_n-1）
フィーダ線電流Ｉ_Fbn＝０．５ＩＡＴ_n+1）
しかるに、全入力電気量加算の結果、当該単巻変圧器ＡＴ吸上げ電流ＩＡＴ_nが測定される。さらに、ＡＴ吸上げ電流成分は図１４に示すように前述した単巻変圧器ＡＴ_n両翼のＡＴ_n-1区間とＡＴ_n区間の両方向のレールを帰還電流の加算（次式）により抽出できる。

ＩＡＴ_n＝Ｉ_Rn-1＋Ｉ_Rn
前述の図１０、図１１を用いたレール電流成分の抽出で説明した値から、
Ｉ_Rn-1：ＡＴ_n-1区間に流れるレール電流成分＝−ＩＡＴ_n-1
Ｉ_Rn：ＡＴ_n区間に流れるレール電流成分＝ＩＡＴ_n＋ＩＡＴ_n-1
しかるに、両方向夫々のレールを帰還電流成分加算の結果、当該単巻変圧器ＡＴ吸上げ電流ＩＡＴ_nが抽出される。

図１５は、電気量測定手段４のディジタル数値演算によるＡＴ吸上げ電流成分の抽出例を示し、その原理は図１３で説明したアナログ合成原理と同様である。

電気量測定手段4にそれぞれ導入された電気量Ｉ_Tan、Ｉ_Tbn、Ｉ_Fan、Ｉ_Fbnのアナログ波形は任意周期毎に同期してサンプルホールドされ、ディジタル値に変換される。ディジタル変換されたＡＴ_n両翼のトロリ線電流Ｉ_Tan、Ｉ_Tbnとフィーダ線電流Ｉ_Fan、Ｉ_Fbnのサンプリングデータは毎周期毎に加算されてサンプリング合成値ΣＩＳＰが算出される。

このサンプリング合成値ΣＩＳＰと任意の基準入力のサンプリング値φＳｐは、それぞれ周期毎に現時点から過去任意時系列分のデータが記憶されて更新される。ＡＴ吸上げ電流は、図５、図６、図７の説明と同様に、それぞれ周期毎にサンプリング合成値ΣＩＳＰの時系列記憶データを振幅値演算してスカラ値を求め、サンプリング合成値ΣＩＳＰと任意の基準入力サンプリングデータφＳＰとの位相演算から、基準入力に対する位相角（θを）求める。

次に前記実施形態の電気量測定手段４におけるＴ−Ｆ帰還電流（き電電圧基準）Ｉ_TFan、Ｉ_TFbnの測定例を図１６に示す。前述した図１２と同様にＡＴ_n構内（き電区分所）の単巻変圧器ＡＴ_n両翼のトロリ線電流Ｉ_Tan、Ｉ_Tbnとフィーダ線電流Ｉ_Fan、Ｉ_Fbnが電気量入力として電気量測定手段４にそれぞれ導入される。

Ｔ−Ｆ帰還電流（き電電圧基準）Ｉ_TFan、Ｉ_TFbnは、導入されたそれぞれの電気量入力を区間ＡＴ_n-1、ＡＴ_nの夫々方面毎に次の（ウ）、（エ）、（オ）のように合成演算して求めることができる。

（ウ）同方面のトロリ・フィーダ電流において、次式からそれぞれの区間方面の電流総和値を求める。

ΣＩ_an＝Ｉ_Tan−Ｉ_TFa
ΣＩ_bn＝Ｉ_Tbn−Ｉ_TFb
但し、ΣＩ_an：ＡＴ_n-1区間の電流総和値、ΣＩ_bn：ＡＴ_n-1区間の電流総和値
（エ）同方面のトロリ・フィーダ電流において、次式からそれぞれの方面のトロリ線〜レールを流れる電流値を求める。

ΔＩ_an＝Ｉ_Tan＋Ｉ_TFa
ΔＩ_bn＝Ｉ_Tbn＋Ｉ_TFb
但し、ΔＩ_an：ＡＴ_n-1区間のトロリ線〜レールを流れる電流値、ΣＩ_bn：ＡＴ_n-1区間のトロリ線〜レールを流れる電流値
（オ）上述で求めた電流成分総和値と電車線電圧基準電流値から、次式で各区間のＴ−Ｆ帰還電流値（き電電圧基準）を求める。

Ｉ_TFan＝｜（｜ΣＩ_an｜−｜ΔＩ_an ｜）/２｜
Ｉ_TFbn＝｜ (｜ΣＩ_bn｜−｜ΔＩ_bn ｜)/２｜
但し、Ｉ_TFan：ＡＴ_n-1区間の通過電流値、Ｉ_TFbn：ＡＴ_n-1区間の通過電流値
前述した図１１に一例として示した電流分布から、ＡＴ_n区間に流れるトロリ線〜レールを流れる電流（電車線基準電圧電流）は、単巻変圧器ＡＴ_n両翼のトロリ線とフィーダ線の変流器ＣＴ_Tan、ＣＴ_Fan、ＣＴ_Tbn、ＣＴ_Fbnの変流比を仮に１／１とすると、それぞれの変流器二次電流Ｉ_Tan、Ｉ_Fan、Ｉ_Tbn、Ｉ_Fbnには次の電流成分が含まれる。

トロリ線電流Ｉ_Tan＝−（０．５ＩＡＴ_n＋０．５ＩＡＴ_n+1＋ＩＡＴ_n-1）
フィーダ線電流Ｉ_Fan＝（０．５ＩＡＴ_n＋０．５ＩＡＴ_n+1）
トロリ線電流Ｉ_Tbn＝（ＩＡＴ_n＋０．５ＩＡＴ_n+1＋ＩＡＴ_n-1）
フィーダ線電流＝Ｉ_Fbn＝０．５ＩＡＴ_n+1
しかるに、上述した電流成分分布から求められる各方面の合成電流は、それぞれ次の値となる。

ΣＩ_an＝Ｉ_Tan−Ｉ_TFa＝−（ＩＡＴ_n-1＋ＩＡＴ_n＋ＩＡＴ_n+1）
ΣＩ_bn＝Ｉ_Tbn−Ｉ_TFb＝ＩＡＴ_n-1
ΔＩ_an＝Ｉ_Tan＋Ｉ_TFa＝（ＩＡＴ_n-1＋ＩＡＴ_n＋ＩＡＴ_n+1）
ΔＩ_bn＝Ｉ_Tbn＋Ｉ_TFb＝（ＩＡＴ_n-1＋ＩＡＴ_n）
Ｉ_TFan＝｜（｜ΣＩ_an｜−｜ΔＩ_an ｜）/２｜＝０．５（ＩＡＴ_n＋ＩＡＴ_n+1）
Ｉ_TFbn＝｜（｜ΣＩ_bn｜−｜ΔＩ_bn ｜）/２｜＝０．５ＡＴ_n+1
つまり、求められるＡＴ_n構内の単巻変圧器ＡＴ_n両翼の各区間の通過電流Ｉ_TFan、Ｉ_TFbnは、電源に帰還するＴ−Ｆ帰還電流（き電電圧基準）であることが分かる。

図１７は、電気量測定手段４のディジタル数値演算による区間通過電流成分の抽出例を示し、その原理は図１６で説明した合成原理と同様である。

電気量測定手段４に導入されたそれぞれの電気量Ｉ_Tan、Ｉ_Tbn、Ｉ_Fan、Ｉ_Fbnのアナログ波形は任意周期毎に同期してサンプルホールドされ、ディジタル値に変換される。ディジタル変換されたＡＴ_n両翼のトロリ線電流Ｉ_Tan、Ｉ_Tbnとフィーダ線電流Ｉ_Fan、Ｉ_Fbnのサンプリングデータは各周期毎に図１６で説明したΣＩ_an、ΣＩ_bn、ΔＩ_an、ΔＩ_bnそれぞれの合成原理に基ずいて同時系列サンプリングデータを合成する。

次にサンプリング合成値ΣＩ_an、ΣＩ_bn、ΔＩ_an、ΔＩ_bnをそれぞれ振幅値演算して電気量ΣＩ_an,ΣＩ_bn、ΔＩ_an、ΔＩ_bnを算出し、図１６の（ウ）に示した原理に基づいてそれぞれの方面の区間通過電流Ｉ_TFan、Ｉ_TFbnを算出する。

次に前述した実施形態の事故検知手段6の応用例を説明する。

図１８はトランジスタ素子、ＩＣ素子、レベルスライサなどの一般的に公知とされるアナログ回路技術を用いた事故検出手段６の構成を示すブロック図である。

図２乃至図６で説明した電気量測定手段４で測定されたアナログ電気量(総称してＡとする)を用い、事故検知手段６は、電気量（Ａ）と予め定めた任意値（ｋ）との電気量比較判定を行うと共に、電気量の現在値（Ａ）と過去任意サイクル時点ｍの値（Ａ_-m ^）との変化量（ΔＡ）を検出して、その変化量（ΔＡ）と予め定めた任意値（Δｋ）との変化量比較判定を行う。

電流値から事故を検知する場合は、前記電気量比較判定（Ａ≧ｋ）と変化量比較判定（Ａ−Ａ_ｍ≧Δk）の双方が比較判定論理を満足する場合に事故であると検知する。

一方、電圧値から事故を検知する場合は、前記電気量比較判定（Ａ≦ｋ）と変化量比較判定（Ａ−Ａ^ｍ≦Δｋ）の双方が比較判定論理を満足する場合に事故であると検知する。

上述は代表例入力に対する原理説明であり、図１８には示していないが、本発明で用いる電気量（Ａ）は、図９と図１６で説明したＡＴ_n区間両翼のトロリ線〜レールを流れる電流（トロリ線〜レールを流れる電流）Ｉ_Rn-1、Ｉ_RnとＴ−Ｆ帰還電流（トロリ線〜フィダ線を流れる電流）Ｉ_TFn-1、Ｉ_TFn、及びき電電圧Ｖ_nであり、各電気量に対し同様の原理で事故を検知する。

図１９はディジタル数値演算による事故検知手段６の構成を示すブロック図である。

図２乃至図６で説明したように、電気量測定手段４では、ＡＴ_n構内の両翼区間を通過する各方面のトロリ線電流とフィーダ線電流及びＡＴ_n構内のき電電圧の入力電気量波形を任意周期毎にサンプルホールドしてアナログ−ディジタル変換された値を測定している。

事故検知演算手段６ａは、電気量測定手段４の電流波形サンプリングデータＩ_Tan、Ｉ_Fan，Ｉ_Tbn、Ｉ_Fbnと電圧波形サンプリングデータＶ_nを用い、ＡＴ_n構内の両翼区間を通過する前述の電流波形サンプリングデータＩ_Tan、Ｉ_Fan，Ｉ_Tbn、Ｉ_Fbnを任意周期毎に同方面の電流サンプリング値を合成演算して、各方面の電流成分サンプリング値Ｉ_an、Ｉ_bnを求める。

この電流成分サンプリング値Ｉ_an、Ｉ_bnは各方面の代表電流として記載しており、図示していないが、本発明ではサンプリング合成値Ｉ_an、Ｉ_bnは、トロリ線〜レールを流れる電流（トロリ線〜レールを流れる電流）と各区間方面の総和電流とを次の（カ）、（キ）、（ク）、（ケ）のように求める。

（カ）ＡＴ_n-1区間方面のトロリ線〜レールを流れる電流は次のようにサンプリング値を合成する。

Ｉ_an ＝ Ｉ_Tan ＋ Ｉ_Fan
（キ）ＡＴ_n区間方面のトロリ線〜レールを流れる電流は次のようにサンプリング値を合成する。

Ｉ_bn＝Ｉ_Tbn＋Ｉ_Fbn
（ク）ＡＴ_n-1区間方面の総和電流は次のようにサンプリング値を合成する。

Ｉ_an＝Ｉ_Tan−Ｉ_Fan
（ケ）ＡＴ_n区間方面の総和電流は次のようにサンプリング値を合成する。

Ｉ_bn＝Ｉ_Tbn−Ｉ_Fbn
上述で求めたそれぞれの電流成分サンプリング合成値と、き電電圧波形サンプリング値を用い、図示しないメモリに任意サイクルの時系列情報として記憶し周期毎に更新する。

事故検知演算手段６ａでは、記憶された時系列情報を振幅値演算、移相演算、位相差演算などの一般的に公知とされるディジタル演算技術を用い、図８の説明と同様な事故検知原理及び手順で事故を検知する。

次に前記実施形態の事故検知手段６の更なる応用例を説明する。

図２０は図１９に示す事故検知演算手段６ａを詳細に示すブロック図で、ディジタル数値演算による電流電気量の事故検知例を示している。

入力電流Ｉ_an、Ｉ_bnは、図１９に示したサンプリング合成値のサンプリング周期間隔で任意数連続した時系列記憶情報であり、交流き電回路の電車線に任意の区間毎に配置される任意の単巻変圧器ＡＴ_n構内の両翼それぞれの方面のトロリ線〜レールを流れる電流（電車電圧基準）、或いはき電電圧基準の電流情報である。

基本波フィルタ６ｂ、高調波フィルタ６ｃは、サンプリング周期毎に入力電流Ｉ_an、Ｉ_bnの時系列記憶情報から、任意次数調波演算に必要な過去の任意角速度に応じたサンプリング値を合成してき電回路の定格周波数サンプリング値、及び定格周波数に対する任意の低次数高調波のサンプリング値としてそれぞれ算出し、これら算出した各々の次数のサンプリング値は図示しないメモリにサンプリング周期間隔で任意数の時系列情報として記憶し周期毎に更新する。

この場合、目的次数調波を抽出するディジタルフィルタ演算技術は、定格周波数と任意次数調波の電気角速度、サンプリング周期角速度、ゲイン補正係数の関数からなる一般的に公開された既知の数式と係数を用いて行う。

基本波振幅値演算手段６ｄ、高調波振幅値演算手段６ｅは、それぞれ基本波フィルタ６ｂ、高調波フィルタ６ｃで算出されて記憶された基本調波、及び任意次数調波の電流サンプリング時系列情報を用いた振幅値演算によりそれぞれの成分の電流量を算出し、基本波電流は図示しないメモリにサンプリング周期間隔で任意数の時系列情報として記憶し周期毎に更新する。

電流量を算出する振幅値演算の一例は、前記電気量測定手段４の図４乃至図８のディジタル数値演算技術で説明している。

変化電流検出手段６ｆは、前記基本波振幅値演算手段６ｄで算出されて記憶された電流量時系列情報を用い、現在の電流値と過去の任意サイクルの電流値との差分電流量を算出する。

ΔＩ＝Ｉ−Ｉ_ｍ
但し、ΔＩ：差分電流量、Ｉ：現在サンプリング時点の電流量、Ｉ_ｍ：過去ｍサイクル前の電流量
比較判定手段６ｇ，６ｈは、基本波の差分電流量及び現在電流量のそれぞれの予め定めた任意値との比較判定を行い、比較判定式成立情報をそれぞれが事故検知６に通知する。

比較判定手段６ｇの判定式
ΔＩ≧Δk
但し、ΔＩ：基本波の差分電流量、Δk：予め定めた基本波変化電流判定値
比較判定手段６ｈの判定式
Ｉ≧k 基本波電流判定値
高調波含有率判定手段６ｉは、前記基本波振幅値演算手段６ｄと高調波振幅値演算手段６ｅで算出された基本波電流に対する任意次数の高調波電流の現在電流比率を算出し、算出した比率値と判定と予め定めた任意値との比較判定を行い、比較判定式成立情報を事故検知手段６に通知する。

高調波含有率の算出式
Ｆ_n％＝Ｉ_fn／Ｉ_f1、又はＦ_n％＝（Ｉ_fn＋Ｉ_fn＋_n＋……）／Ｉ_f1
高調波含有率の判定式
Ｆ_n％≧ｆ_nｋ
但し、Ｆ_n％：高調波含有率、f_nk：予め定めた高調波含有率判定値
事故検知手段６ｊは、前記比較判定手段６ｇ，６ｈと高調波含有率判定手段６ｉのそれぞれの判定結果が予め定めた論理条件成立で事故発生を検知して図２の標本量格納手段７に事故検知を通知する。

事故検知は、基本波電流及び基本波電流の変化量との双方が予めそれぞれに定めた任意の値を超過し、高調波含有率が定めた任意の値よりも小さいことを論理条件としている。

事故検知＝（ΔＩ≧Δk）×（Ｉ≧k）×（Ｆ_n％＜Ｉｆ_n／Ｉｆ1）
次に前記実施形態における事故検知手段６の更なる応用例を説明する。

図２１は、図１９に示す事故検知演算手段６ａの詳細を示すブロック図で、ディジタル数値演算による電圧電気量の事故検知例を示している。

図２１において、入力電圧Ｖ_nは図１９に示すサンプリング周期間隔で任意数連続した時系列記憶情報であり、交流き電回路の電車線に任意の区間毎に配置される任意の単巻変圧器ＡＴ_n構内のき電電圧情報である。

基本波フィルタ６ｌは、サンプリング周期毎に入力電圧Ｖ_nの時系列記憶情報から、基本波演算に必要な過去の任意角速度に応じたサンプリング値を合成してき電回路の定格周波数サンプリング値を算出し、図示しないメモリにサンプリング周期間隔で任意数連続する時系列情報として記憶し、周期毎に更新する。

基本波振幅値演算手段６ｍは、基本波フィルタ６ｌで算出されて記憶されたサンプリング時系列情報を用いた振幅値演算により基本波電圧量を算出し、図示しないメモリにサンプリング周期間隔で任意数連続の時系列情報として記憶し、周期毎に更新する。

この場合、振幅値演算例は、図２０と同様である。

変化電圧検出６ｎは、前記基本波振幅値演算手段６ｍで算出されて記憶された電圧量時系列情報を用い、現在の電圧値と過去任意サイクルの電圧値との差分電圧量を算出する。

ΔＶ＝Ｖ−Ｖ_ｍ
但し、ΔＶ：差分電圧量、Ｖ：現在サンプリング時点の電圧量、Ｖ_ｍ：過去ｍサイクル前の電圧量
比較判定手段６ｏ，６ｐは、基本波の差分電圧量及び現在電圧量のそれぞれの予め定めた任意値との比較判定を行い、比較判定式の成立情報をそれぞれ事故検知手段６ｊに通知する。

比較判定手段６ｏの判定式
ΔＶ≧Δk
但し、ΔＶ：基本波の差分電圧量、Δk：予め定めた基本波変化電圧判定値
比較判定手段６ｐの判定式
Ｖ≧k
但し、ΔＶ：基本波の電圧量、k：予め定めた基本波電圧判定値
事故検知手段６ｑは、図２０に示した事故検知手段６ｊの論理条件に加え、本図の比較判定手段６ｏ，６ｐのそれぞれが共に判定式が成立した場合に事故発生を検知して図２の標本量格納手段7に事故検知を通知する。

次に前記実施形態における事故検知手段６の更なる応用例を説明する。

図２２は、ディジタル数値演算による電流変化量補正の事故検知例を示すブロック図である。本図は、交流き電回路の電車線に任意の区間毎に配置される任意の単巻変圧器ＡＴ_n両翼の電流成分Ｉ_an、Ｉ_bn双方の事故検知手段６ａを示しており、双方の符号が同一の処理ブロックはそれぞれ同様に作用する。

更に、図２２において、図２０と同一処理ブロックは同一符号を付してその説明を省略する。各方面の電流Ｉ_an、Ｉ_bn双方の事故検知手段６ａの抑制量演算６ｋは、互いにそれぞれの方面相互の変化電流検出手段６ｆで算出する差分電流量ΔＩで当該方面の差分電流量ΔＩを抑制する。次に示す例は、電流成分Ｉ_anの差分電流量補正例であり、双方対象、同様原理で抑制する。

ΔＩ＝ΔＩ_a−k×｜（ΔＩ_ｂ／ｍ）｜
ΔＩ⁻＝Σ｛(−ΔＩ_bωt)｝
但し、ωt＝０→２πｍ/ωt
ΔＩ：当該方面差分電流を抑制した値、ΔＩ⁻：相手方面の差分電流積算量の平均値、
−ΔＩ_b：反対方面差分電流（減少成分のみ有効、増加成分は破棄する）、
h：積分時間定数（任意サイクル数）、ωt：サンプリング周期間隔の角速度、
k：固定定数（補正率調整）
交流き電回路の電車線を走行する電車負荷は、高速移動負荷である。この為、任意の区間毎に配置される任意の単巻変圧器ＡＴ_n構内の両翼を電車が高速度で通過する際には、ＡＴ_n構内両翼の電流が急変する。この電流変化量は列車負荷量に応じ、電流変化の時間ずれタイミングは走行速度に応じて一定しないが、走行電車が抜けた区間の電流は減少して、電車侵入区間の電流は増加する事に着目すれば、電流電車変動による定常の電流増加による事故検知を上述した原理で抑制できる。

また、事故電流に対する検出感度は積分時間定数ｍと抑制率調整の固定定数ｋ、及び図２０で述べた比較判定手段６ｇの基本波電流変化量反定値Δｋで調整する。

このように本発明の実施形態によれば、次のような作用効果を得ることができる。

鉄道き電回路電車線の上下線は、大別すると電気車に電力を送電するトロリ線Ｔ、フィーダ線Ｆ、レールＲ、保護線ＰＷなどの電力線と送電区間及び上下線を開閉器で結合或いは分離するき電ポスト（ＳＳ、ＳＳＰ、ＳＰ）から構成されている。

しかるに、故障は多様な個所でＴ、Ｆ地絡故障、或いは、Ｔ−Ｒ短絡故障、Ｔ−ＰＷ短絡故障，Ｆ−Ｒ短絡故障，Ｆ−ＰＷ短絡故障、さらには、Ｔ−Ｆ短絡故障が発生する。一旦故障が発生した場合の迅速な復旧処置のために故障点標定装置には故障発生点の選択性と故障点標定距離の正確性が求められており、本発明による事故標本量測定装置はこれらの求められる要求に対し、以下の（コ）、（サ）、（シ）、（ス）のような利点がある。

（コ）き電区間の境界点に備えたＡＴ吸上げ電流情報を標本量とする従来方式では、故障電流の流入する故障個所の判別が困難であるに対し、本発明の事故標本量測定装置は、標本量を電車線区間の境界点電流情報から採取するので、故障電流が流入する故障個所（上・下線、ＡＴ構内、き電区間）の判別と、故障種別（Ｔ−Ｒ短絡、Ｆ−Ｒ短絡、Ｔ−Ｆ短絡）の判別が可能になる。

（サ）き電区間の境界点に備えたＡＴ吸上げ電流情報を標本量とする従来方式では、Ｔ−Ｆ短絡故障の場合、故障電流がＡＴ中性点に流れないため故障点距離標定が困難であるに対し、本発明の事故標本量測定装置は、電車線区間の境界点電流情報を標本量として採取するので、Ｔ−Ｆ短絡故障の故障点距離標定が可能になる。

（シ）き電区間の境界点に備えたＡＴ吸上げ電流の絶対値情報を標本量とする従来方式に対し、本発明の事故標本量測定装置は、電車線区間の境界点電流のベクトル情報を標本量として採取するので、トロリ線、フィーダ線、保護線、レールなどそれぞれの電車線インピーダンス位相差に応じた故障電流位相に影響されないベクトル演算が可能になり、故障点距離標定の精度を向上できる。

（ス）従来方式に対し、本発明の事故標本量測定装置は、装置自身がき電区間故障を検知できる。絶対時刻情報付き標本量を測定するので、夫々の標本量情報の絶対時刻同期が可能となり、標本量測定装置間のトリガ同期の外部装置と布設工事を省略できる。

本発明を適用した交流き電回路の一例を示す系統構成図。 本発明による故障点標本量測定装置の実施形態を示すブロック構成図。 同実施形態のアナログ入力変換手段に取り込まれる電気入力波形図。 同実施形態の電気量測定手段により測定されるアナログ入力波形サンプルホールドのディジタル測定値を示す図。 同実施形態の電気量測定手段において、加算形振幅値演算の例を示す図。 同じく積形振幅値演算の例を示す図。 同じく積形位相演算の例を示す図。 同実施形態の標定情報格納手段に格納される定常時における過去の任意サンプリング時系列データの記録更新状態を説明するための図。 同じく標定情報格納手段に格納される事故検知時の測定データの標本量情報格納状態を説明するための図。 同実施形態の電気量測定手段において、トロリ線〜レールを流れる電流成分の抽出例の説明図。 き電回路に流れる電流分布の一例を示す図。 ＡＴ吸上げ電流成分抽出のき電回路構成例を示す図。 トロリ・フィーダ電流合成によるＡＴ吸上げ電流成分の抽出例を示す図。 レール電流成分合成によるＡＴ吸上げ電流成分の抽出例を示す図。 ディジタル数値演算によるＡＴ吸上げ電流成分の抽出例を示す図。 トロリ・フィーダ電流合成による区間通過電流成分の抽出例を示す図。 ディジタル数値演算による区間通過電流成分の抽出例を示す図。 同実施形態における事故検知手段の構成例を示すブロック図。 同実施形態において、ディジタル数値演算による事故検知手段の構成例を示すブロック図。 同実施形態において、電流事故検知演算処理のブロック図。 同実施形態において、電圧事故検知演算処理のブロック図。 同実施形態において、電流変化量抑制事故検知演算処理のブロック図。 交流ＡＴき電回路の基本構成図。 交流ＡＴき電回路の原理を説明するための図。 交流ＡＴき電回路のインピーダンスを示す特性図。 交流ＡＴき電回路の故障電流が流れた状態を示す図。 故障電流のＡＴ吸上げ原理を説明するための等価回路図。 従来の故障点標定における標本量測定装置の構成を示す回路図。

符号の説明

１…標本量測定装置、２…アナログ入力変換手段、３…ディジタル入力手段、４…電気量測定手段、６…事故検知手段、７…標定情報格納手段、８…遠隔通信手段、１２…標定情報通信ライン

Claims (10)

1. 交流ＡＴ（単巻変圧器）き電回路の任意距離毎区間に配備された単巻変圧器ＡＴを境界とする複数のＡＴ区間に発生する故障発生区間と故障発生点距離を測定する交流き電回路用故障点標本量測定装置において、
   ＡＴをはさみ両方面の電気量情報を取り込むアナログ入力変換手段と、
   前記き電回路の系統運用情報を取り込むディジタル入力手段と、
   前記アナログ入力変換手段により変換されたアナログ入力変換情報（電気量）を任意周期毎に測定する電気量測定手段と、
   通信衛星から取得する絶対時刻情報で現在時刻を任意の刻みで更新する時刻情報手段と、
   前記電気量測定手段により測定された電気量測定情報からき電回路に発生する事故を検出する事故検知手段と、
   この事故検知手段により検知された事故検知情報及び前記電気量測定手段により測定された電気量測定情報を前記時刻情報手段より得られる時刻情報に基づいて事故検知時点前後の任意時間分、絶対時刻系列情報として記録する標定情報格納手段と、
   この標定情報格納手段に格納された標定情報を遠隔標定演算装置に通信する標定情報通信手段と、
   を備えたことを特徴とする交流き電回路用故障点標定量測定装置。
2. 請求項１記載の交流き電回路用故障点標定量測定装置において、
   前記電気量測定手段は、故障標定のための電気量情報をフェーザ量として算出することを特徴とする交流き電回路用故障点標定量測定装置。
3. 請求項１記載の交流き電回路用故障点標定量測定装置において、
   前記電気量測定手段は、ＡＴをはさみ両方面のトロリ線電流とフィーダ線電流をもとに各方面のトロリ線〜レールを流れる電流を算出することを特徴とする交流は電回路用故障点標本量測定装置。
4. 請求項１記載の交流き電回路用故障点標定量測定装置において、
   前記電気量測定手段は、ＡＴをはさみ両方面のトロリ線電流とフィーダ線電流をもとにＡＴ吸上げ電流を算出することを特徴とする故障点標本量測定装置。
5. 請求項３記載の交流き電回路用故障点標定量測定装置において、
   前記電気量測定手段は、トロリ線〜レールを流れる電流からＡＴ吸上げ電流を算出することを特徴とする交流き電回路用故障点標本量測定装置。
6. 請求項１記載の交流き電回路用故障点標定量測定装置において、
   前記電気量測定手段は、ＡＴをはさみ両方面のトロリ線〜フィダ線を流れる電流を算出することを特徴とする交流き電回路用故障点標本量測定装置。
7. 請求項１記載の交流き電回路用故障点標定量測定装置において、
   前記事故検知手段は、トロリ線〜フィダ線を流れる電流の現在値の任意値超過で、事故検知することを特徴とする交流き電回路用故障点標定量測定装置。
8. 請求項１記載の交流き電回路用故障点標定量測定装置において、
   前記事故検知手段は、トロリ線〜フィダ線を流れる電流の変化量の任意値超過で、事故検知することを特徴とする交流き電回路用故障点標本量測定装置。
9. 請求項１記載の交流き電回路用故障点標定量測定装置において、
   前記事故検知手段は、き電電圧低下変化量の任意値超過で、事故検知することを特徴とする交流き電回路用故障点標定量測定装置。
10. 請求項１記載の交流き電回路用故障点標定量測定装置において、
    前記事故検知手段は、ＡＴをはさみ両方面の電流低下変化量で、相互に反対方面の電流変化量を補正することを特徴とする交流き電回路用故障点標定量測定装置。

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